Итак, высокоэнтропийные сплавы. Это такие сплавы со структурой твердого раствора, в которых должно быть не менее пяти компонентов и концентрация каждого компонента – не менее пяти атомных процентов.
Теоретически высокоэнтропийные сплавы были предсказаны в 80-х годах прошлого века. Впервые получены они были совсем недавно, в 2004 г.
Чем больше компонентов в сплаве, тем больше его энтропия смешения, т.е. тем больше различных конфигураций и сочетаний атомов разной природы мы можем найти в материале. Отсюда и название высокоэнтропийных сплавов.
Что же произойдет с кристаллической решеткой сплава, если запихать в нее пять разных элементов? Возьмем для примера сплав Al-Cu-Ni-Pt-Mn. Атомный радиус алюминия равен 143 пм, меди – 128 пм, никеля – 124 пм, платины – 139 пм, марганца – 130 пм. Они все довольно-таки разные.
На что это влияет? Представим себе, что мы решили построить кирпичный дом, но вот беда все кирпичи у нас разного размера. Дом у нас будет кореженный-перекореженный. Такой же кособокой будет и кристаллическая решетка, если составить ее из случайно расположенных атомов разного размера.
Но что для дома – плохо, для кристаллической решетки может быть вполне себе ничего. Например в материале с такой решеткой будет очень медленно идти диффузия. В самом деле, как-то тяжело пробиться через структуру, в которой «тут торчит, а там всё натянуто-перетянуто» и вообще ситуация напряженная.
Несложно посчитать, что в пределе в составе высокоэнтропийного сплава может быть 20 компонентов. Но пока работ, рапортующих о таких достижениях, я не встречал. А вот десяток металлов в одном сплаве – пожалуйста.